¿Cómo medir la temperatura usando un termistor NTC?

Los termistores NTC (coeficiente de temperatura negativo) cambian su resistencia efectiva a la temperatura. La ecuación más común utilizada para modelar este cambio es la ecuación de Steinhart-Hart . Utiliza tres coeficientes para caracterizar el material NTC con gran precisión.

  

La ecuación de Steinhart-Hart es un modelo de la resistencia de un semiconductor a diferentes temperaturas. La ecuación es:

     

$$ {1 \ sobre T} = A + B \ ln (R) + C (\ ln (R)) ^ 3 $$

     

donde:

     

• \ $ T \ $ es la temperatura (en kelvins)
  
• \ $ R \ $ es la resistencia en \ $ T \ $ (en ohms)
  
• \ $ A \ $, \ $ B \ $ y \ $ C \ $ son los coeficientes de Steinhart-Hart que varían según el tipo y modelo de termistor y el rango de temperatura de interés . (La forma más general de la ecuación aplicada contiene un término \ $ (\ ln (R)) ^ 2 \ $, pero a menudo se pasa por alto porque generalmente es mucho menor que los otros coeficientes y, por lo tanto, no se muestra arriba.)
  

- Ecuación de Steinhart-Hart - Wikipedia, la Enciclopedia Libre

Muchos fabricantes proporcionan notas de aplicación (por ejemplo, aquí ) detalles sobre cómo calibrar un NTC dado si desea una precisión mejor que la tolerancia de fabricación citada.

El coeficiente B proporcionado se puede usar en una ecuación de Steinhart-Hart simplificada como se describe en el Artículo sobre el Termistor de Wikipedia en "B ecuación de parámetro ".

Úselo como una pata (digamos la pata "superior") en un circuito divisor de voltaje con la otra pata como una resistencia conocida. Mida el voltaje en el punto medio del divisor (por ejemplo, con un convertidor analógico a digital). Inferir la resistencia del termistor de la tensión medida como:

\ $ R_ {termistor} = \ izquierda (\ dfrac {V_ {cc}} {V_ {medido}} - 1 \ derecha) \ veces R_ {conocido} \ $

Usa la ecuación:

\ $ T = \ dfrac {B} {ln \ left (\ dfrac {R_ {thermistor}} {R_0 \ times e ^ \ frac {\ large -B} {\ large T_0}} \ right)} \ $

en su caso, \ $ R_0 = 10000 \ $, \ $ B = 4050 \ $ y \ $ T_0 = (273 + 25) = 298 \ $. Conecte esos números, más la resistencia medida del termistor en la ecuación y extraiga la temperatura en grados Kelvin.

Lea este artículo de wikipedia para obtener más detalles.

Los NTC no son lineales y verás fórmulas bastante desagradables que expresan la relación temperatura-resistencia.
Agregando un par de resistencias ordinarias, puede linealizar su comportamiento para que esta relación se aproxime a través de una simple ecuación lineal de la forma \ $ y = ax + b \ $. El siguiente ejemplo es de esta nota de aplicación de Epcos .

La curva es virtualmente recta de 0 ° C a 60 ° C, lo cual es suficiente para muchas aplicaciones.

en esta respuesta muestro cómo en algunos casos puede obtener una curva lineal casi perfecta (15 ppm) sobre un dominio limitado con solo un resistor de serie.

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Si no tiene el dinero para una resistencia, tendrá que usar la ecuación de Steinhart-Hart que se refieren a Nick y Vicatcu, o usar una tabla de búsqueda e interpolación. Ambos tienen la desventaja de que necesitan más memoria: Steinhart-Hart contiene un logaritmo, para lo cual necesitará una biblioteca de punto flotante (supongo que su microcontrolador no tiene una ALU de punto flotante). La tabla de búsqueda también necesita algo de memoria, y es posible que no le proporcione una mejor precisión que la función linealizada si tiene que interpolar eso.

Un NTC tiene una respuesta no lineal a la temperatura.

Puede calcular la resistencia de un termistor midiendo el voltaje en un circuito divisor de potencial. Entonces, puedes obtener una resistencia \ $ R \ $ de esto usando la ley de Ohm.

Por ejemplo, supongamos que tiene un suministro de 5V, use una resistencia de 1k en serie con el NTC y si mide 0.5V, simplemente divida 1k por 0.5V y obtenga 10k ohms como la resistencia.

También necesitas, \ $ T_0 \ $ y \ $ R_o \ $, una temperatura 'fija' en kelvins y a esa temperatura, su resistencia. Por lo general, se administra a temperatura ambiente.

Luego, dados estos detalles, póngalo en esta ecuación para obtener T , la temperatura.

\ $ T = \ dfrac {1} {\ dfrac {1} {T_o} + (\ dfrac {1} {B} * \ ln \ dfrac {R} {R_o})} \ $

Hay varias maneras (tanto en términos de circuitos analógicos como en términos de computación de software) para usar termistores para medir la temperatura.

La respuesta corta, es aproximadamente como sigue:

• Use el termistor y una resistencia de referencia para hacer un divisor de voltaje.
• Tome la mitad del divisor de voltaje y aliméntelo a un convertidor de analógico a digital.
• Mida el voltaje ADC en el software.
• Utilizando su conocimiento de la resistencia de referencia y la curva R vs. T del termistor, convierta los conteos de ADC a temperatura.

Aquí hay una serie de sutilezas, por lo que para más información puede consultar este artículo mío en la señal del termistor acondicionado - Espero que esto ayude!